Нитроцементация
Карбонитрация — это металлургический метод модификации поверхности , который используется для повышения поверхностной твердости металла, тем самым уменьшая износ .
В ходе процесса атомы углерода и азота диффундируют в междоузлия металла, создавая барьеры для скольжения , увеличивая твердость и модуль вблизи поверхности. Нитроцементация часто применяется к недорогой, легко обрабатываемой низкоуглеродистой стали для придания поверхности свойств более дорогих и труднообрабатываемых марок стали. [1] Твердость поверхности нитроцементированных деталей составляет от 55 до 62 HRC.
Некоторые доиндустриальные процессы поверхностной закалки включают в себя использование не только материалов с высоким содержанием углерода, таких как древесный уголь, но и материалов с высоким содержанием азота, таких как мочевина , что подразумевает, что традиционные методы поверхностной закалки были формой нитроцементации.
Процесс
Нитроцементация похожа на газовую цементацию с добавлением аммиака в атмосферу цементации, что обеспечивает источник азота. Азот поглощается на поверхности и диффундирует в заготовку вместе с углеродом. Нитроцементация (около 850 °C / 1550 °F) выполняется при температурах, существенно более высоких, чем простое азотирование (около 530 °C / 990 °F), но немного ниже, чем те, которые используются для цементации (около 950 °C / 1700 °F) и в течение более короткого времени. Нитроцементация, как правило, более экономична, чем цементация, а также снижает деформацию во время закалки . Более низкая температура позволяет проводить закалку в масле или даже закалку газом с защитной атмосферой.
Характеристики нитроцементированных деталей
Нитроцементация образует твердый, износостойкий слой, обычно толщиной от 0,07 мм до 0,5 мм, и, как правило, имеет более высокую твердость, чем цементированный слой. Глубина слоя подбирается в зависимости от области применения; более толстый слой увеличивает срок службы детали. Нитроцементация изменяет только верхние слои заготовки и не наносит дополнительный слой, поэтому процесс не приводит к значительному изменению размеров детали.
Максимальная глубина корпуса обычно ограничена 0,75 мм; глубина корпуса больше этой требует слишком много времени для диффузии, чтобы быть экономичной. Более короткое время обработки предпочтительно для ограничения концентрации азота в корпусе, поскольку добавление азота сложнее контролировать, чем добавление углерода. Избыток азота в заготовке может привести к высокому уровню остаточного аустенита и пористости, что нежелательно при производстве детали с высокой твердостью.
Преимущества
У нитроцементации есть и другие преимущества перед цементацией. Во-первых, она имеет большую устойчивость к размягчению во время отпуска и повышенную усталостную и ударную прочность. Можно использовать как нитроцементацию, так и цементацию вместе для формирования оптимальных условий более глубоких слоев и, следовательно, производительности детали в промышленности. Этот метод применяется, в частности, к сталям с низкой способностью к цементации, таким как седло клапана. Применяемый процесс заключается в первоначальной цементации до требуемой глубины слоя (до 2,5 мм) при температуре около 900-955 °C, а затем нитроцементации для достижения требуемой глубины нитроцементированного слоя. Затем детали закаливаются в масле, и полученная деталь имеет более твердый слой, чем тот, который можно получить при цементации, а добавление карбонитрированного слоя увеличивает остаточные сжимающие напряжения в корпусе, так что сопротивление контактной усталости и градиент прочности увеличиваются. Исследования показывают, что нитроцементация улучшает коррозионную стойкость. [2]
Приложения
Типичными областями применения поверхностной закалки являются зубья шестерен , кулачки, валы , подшипники , крепежные детали , штифты , штоки гидравлических поршней , диски сцепления автомобилей, инструменты , штампы и почвообрабатывающие орудия.
Смотрите также
Ссылки
- ^ Нитроцементация
- ^ Языджи, А., Зейбек, М.С., Гюлер, Х., Коч, М., Пекиткан, Ф.Г., 2017 Влияние нитроцементации на коррозионную стойкость стали 30MnB5 в двух кислых средах. Металловедение и термическая обработка, 59 (3-4), 190-193 (Doi: 10.1007/s11041-017-0127-8).
